绪论+毒效.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,药物毒理学,广州中医药,大学药学院,药理学教研室,药科楼,C311,室,zhangxj,张晓君,第一章,绪,论,1.,掌握药物毒理学的概念和特点,2.,熟悉药物毒理学主要学科任务、研究领域,3.,了解药物毒理学的研究方法,药物毒理学,（,Drug Tox,i,cology,）,研究药物对机体有害,交互,作用的科学,包括：,1.,药物毒效动力学,研究药物,对,机体,的有害作用及其规律,2.,药（毒）代动力学,研究机体对产生有害作用的药物的处置，即机体对其吸收、分布、代谢和排泄的规律,一,、药物毒理学及其有关定义,三个概念的比较,药,理学：,研究,药,物,与机体相互作用及其规律,研究药物的有效性,和,安全性，指导临床用药,毒理学：,研究化学,物质（也包括其他各种有害因素如核素、微波等物理因素以及生物因素）与生物机体的有害交互作用,对外源性物质的安全性评价和危险性评估,药物毒,理学：,研究,用于或潜在用于临床的药,物,对机体产生的有害交互作用,毒性作用,毒理学机制,药物中毒的防治措施,更有针对性的为药物安全应用和风险防范提供服务,药物是一把双刃剑,致病,药理学,药物毒理学,安全合理用药,Pharmacology,治病,Drug Toxicology,二,、药物毒理学,产生的背景,1961年，全世界范围内发生了臭名昭著的“,反应停,”事件。,“海豹肢”畸形婴儿,年份,药物（用途）,毒性反应,受害地区,受害人数,1889,1950,甘汞（驱虫、牙粉、通便）,汞中毒,欧、美、亚,死亡儿童,585,人,1900,1949,蛋白银（抗炎、消毒）,银质沉着症,欧、美,100,人,1930,1960,醋酸铊（头癣）,铊中毒,各国,死亡,10000,人,1922,1970,氨基比林（解热镇痛）,粒细胞缺乏,各国,死亡,2082,人,1940,硫代硫酸钠金（风湿、哮喘）,肝、肾、骨髓损害,各国,约,1/3,用药者,1935,1937,二硝基酚（减肥）,白内障,欧、美,万人失明，,1,人死亡,1937,磺胺酏，二甘醇作溶剂（抗菌消炎）,肝肾损害,美国,358,人中毒，,107,人死亡,1953,非那西丁（解热镇痛）,肾损害、溶血,欧、美、加,死亡,500,人，肾病,2000,人以上,1954,二磺二乙基锡（治疥疮、粉刺耳）,神经毒性、脑炎、失明,法国,死亡,110,人，中毒,270,人,1956,三苯乙醇（治高脂血症）,白内障、阳痿、脱发,美国,1000,人,1959,1961,反应停（治妊娠反应）,海豹样畸形儿,欧、美、日,10000,人，死亡,5000,人,1960,异丙肾上腺素气雾剂（平喘）,严重心律失常、心衰,英、美、澳,死亡,3500,人,1963,1972,氯碘喹啉（治肠炎）,骨髓病变、失明,日本,中毒,7856,人，死亡率,5%,1933,1972,已烯雌酚（治先兆流产）,阴道腺癌（女）,美国,300,人,1968,1979,普拉洛尔（抗心律失常）,角膜、心包、腹膜损害,美国,2257,万人,70,年代至世纪末,四咪唑,(TMS),驱虫药,迟发性脑病,各国,60,年代到世纪末,氨基糖苷类抗生素,（抗感染）,耳聋,各国,我国,100,万人耳聋,2004,关节炎,镇痛药“,万络”,心肌梗塞和心脏猝死,各国,6,万人,表,1-1 20-21,世纪重大药害事件简表,药害事件,1、乙烯雌酚与少女阴道癌,药物：乙烯雌酚；,治疗：患者母亲，保胎；,美国，1966-69年；,危害：少女阴道癌（8-25岁）；,迟发性毒性作用。,2、磺胺酏剂与肾脏损害,药物：二甘醇的磺胺酏剂,治疗：感染性疾病,美国，马森吉尔药厂，未经批准，采用二甘醇代替酒精,危害：肾功能衰竭,3,、盐酸苯丙醇胺与脑卒中,药物：盐酸苯丙醇胺，,PPA;,治疗：鼻塞；,含于多种感冒药中（当时的 康泰克、康得、感冒灵胶囊）；,危害：出血性脑卒中；,FDA,于2000年11月6日，我国于2000年11月14日撤销一切含,PPA,的制剂。,4,、氨基糖苷类抗生素与耳聋,药物：庆大霉素，卡那霉素；,治疗：感染性疾病；,危害：我国聋哑儿童180万，药物致聋哑占60%，约100万。,5,、,马兜铃酸肾毒性事件,药物：龙胆泻肝丸、关木通、广防已、青木香等含马兜玲酸的药物,治疗：减肥、利尿、湿疹,原因：误用关木通取代川木通、白木通,危害：肾毒性,2003,年,4,月,1,日，国家药监局印发,关于取消关木通药用标准的通知,，决定取消关木通的药用标准，龙胆泻肝丸等“关木通制剂”必须凭医师处方购买；责令该类制剂的生产限期用木通科木通替换关木通。后来的,2005,年版,中国药典,已不再收载关木通、广防己、青木香三个品种（均含马兜铃酸）。,7,、“万络”与心血管疾病,药物：,万络,治疗：,关节炎和急性疼痛,毒害：,增加心血管疾病风险,1999,年问世，带给默沙东公司一年,25,亿美元的收益。,2006,年,10,月,1,日，默沙东公司宣布在全球范围内主动撤回。,赔偿：,一名患者服用默沙东医药公司生产的镇痛药,“,万络,”,半年后突发心脏病猝死，患者遗孀因此将世界药业巨头默沙东公司告上法庭。法庭最终判决默沙东公司支付原告高达2.534亿美元的赔偿金。,默沙东公司此后还将接连应付3800多例的州级以及联邦诉讼案，据专家预计，默沙东很有可能面临高达180亿美元的巨额诉讼赔偿。,受质疑的同类药物：辉瑞公司的西乐葆,学科,任务,1.,为药物安全应用提供理论依据,药物毒作用,毒理学机制,毒作用靶器官,毒作用防治措施,2.,为开发新药和已上市药物提供毒理学评价,3.,为药物风险管理提供理论和实验依据,三、药物毒理学的,学科,任务,和,研究领域,药物毒理学的研究领域,1,、描述毒理学,（,Descriptive Toxicology,）,考虑药物毒性的结果，为药物安全性评价和其他需要提供信息,主要项目,2,、机制毒理学,(Mechanism Toxicology),了解,药物,对机体产生,毒性的细胞,、分子及生化机制,阐明药物对机体产生毒性的生物学过程,。,3,、,管理,毒理学,(Regulatory Toxicology),依据描述性研究和机制性研究提供,的,资料，决定受试药物是否许可按规定的使用目的上市，生产销售后是否存在一定的危险性。,新药临床前安全评价,管理控制措施：暂停、召回、撤市、救治、补偿机制等多方面,急性或长期毒性,遗传毒性,生殖毒性和致癌性,毒性的量效试验,毒物的吸收分布蓄积,毒物的代谢和清除,药物刺激性试验,药物过敏性试验,1.,整体试验（,in vivo test,）,优点：可同时对多种效应进行全面、长期的考察,缺点：影响因素较多，难以进行代谢和机制研究,实验动物种类：大鼠、小鼠、家兔、犬、猴等,根据试验要求选择动物种类，控制性别、年龄、遗传特征等,适用范围：急毒、长毒、一般药理学试验均采用哺乳动物的整体试验,2.,体外试验,(in vitro test),优点：干扰因素少，易于控制；可进行机制和代谢研究，较为经济。,缺点：不能全面反映毒作用，难以观察长期毒性，研究结果不能作为毒性评价的最后依据,实验平台：,细胞系、细胞器、离体器官、生物模拟系统等,适用范围：急毒筛选、毒理学机制、生物转化过程的研究,四,、药物毒理学的研究,方法,3.,临床研究,临床试验中观察到的药物引起的中毒事件，以及中毒的处理和救治,4.,药物流行病学研究,运用,动物流行病学的原理和方法，研究人群中药物的利用及其效应,描述性研究、分析性研究和实验性研究,目的：选择最佳用药方案，提供药物利用及药品安全性、有效性的信息，提出有利于医疗、保健、药事管理和医疗保险行政决策的意见,和,建议，最终实现人群中的安全合理用药,四,、药物毒理学的研究,方法,1.,新技术、新学科的发展,组学（,-omics,）,毒理基因组学,蛋白质组学,代谢组学,2.,学科进一步细分,分子药物毒理学,环境药物毒理学,：,环境残留抗菌药对病原微生物耐药性与致病性影响,环境残留药物对人及其食物链的影响,中药毒理学,五,、药物毒理学的,发展趋势,第,二,章,药物（毒物）效应动力学,1.,掌握药物的毒性作用,2.,掌握激动剂、拮抗剂的概念,3.,掌握,LD,50,、,LOAEL,、,NOAEL,、,TI,、,MOS,毒性作用参数，了解其它参数,4.,掌握药物毒性作用的途径与步骤，掌握终毒物的概念，了解毒性作用机制,药物,毒性诱因,剂量,、时间,：剂量过高、用药时间过长。,代谢：有时是代谢产物有毒性。,用药者本身：过敏体质、遗传异常。,第一节,药物,的毒性,生殖毒性和发育毒性,药物毒性作用类别,一般,毒性反应,变态反应,特异质反应,致癌,毒,性,致畸,毒,性,依赖性,1.,一般毒性（,Toxic Reaction,）,由于用药剂量过大、时间过长或药物在体内蓄积过多，药物可能,在,体内靶组织、器官产生危害反应。,急性毒性反应,慢性毒性反应,循环、呼吸,、,神经系统性,肝、肾、骨髓、内分泌系统,药物毒性反应通常所累及的器官,地西泮（镇静催眠药）过量：中枢抑制、呼吸抑制,利福平（抗结核药）长期用药：肝脏损害,二甲双胍（降糖药）长期用药：乳酸性酸中毒,乳酸性酸中毒,（lactic acidosis，LA）,：,糖尿病慢性并发症，如合并心、肺、肝、肾脏疾病，造成组织器官缺氧，引起乳酸生成增加；,LA,起病较急,轻症：可仅有疲乏无力、恶心、呕吐、食欲降低、腹痛，头昏、困倦、嗜睡、呼吸稍深快。,中至重度：可有恶心、呕吐、头痛、头昏、全身酸软、口唇发绀、深大呼 吸,(,不伴酮臭味,),、血压和体温下降、,脉弱、心率快，可有脱水表现，意识障碍、嗜睡、木僵、昏睡等症状,更重者可致昏迷。,2.,变态反应,(Allergic Reaction,）,过敏反应（,Hypersensitive Reaction),非肽类药物作为半抗原与机体蛋白结合后，经过机体免疫系统的敏化作用而发生的反应,常见于过敏体质者,特点：,青霉素,：,与水解产物的青霉噻唑酸和青霉烯酸有关,，现用现配,型变态反应,为,严重的过敏反应：过敏性休克,，,皮试或注射,10,几分钟内，发生率为,0.004%,0.015%,型变态反应为溶血性贫血、药疹、接触性皮炎、间质性肾炎、哮喘发作等,型变态反应即血清病型反应，有发热、关节肿痛、皮肤发痒、荨麻疹、全身淋巴结肿大等症状，用药后,7,12,天内发生，发生率为,1%,7%,各药反应不同,反应因人而异：皮疹、发热、造血系统抑制、肝肾功能损伤、休克、死亡,反应性质与药物固有的效应及所用剂量无关,用药理拮抗剂解救无效,致敏物质可以是药物本身，也可能是其代谢物或制剂中的杂质,3.,致癌毒性（,Cacinogenesis,）,属于长期用药产生的毒性：,遗传毒性致癌,：破坏,DNA,结构。内酯类、亚胺类等,非遗传毒性致癌,：,细胞毒性致癌物，可能涉及慢性杀灭细胞导致细胞增殖活跃而发癌，如次氮基三乙酸、氮仿；,固态致癌物，物理状态是关键因素，可能涉及细胞毒性，如石棉；,激素调控剂，主要改变内分泌系统平衡及细胞正常分化，常起促长作用，如乙烯雌酚、雌二醇、硫脲；,免疫抑制剂，主要对病毒诱导的恶性转化有刺激作用，如嘌呤同型物；,助致癌物；,促长剂；,过氧化物酶体增殖剂，过氧化物酶体增殖导致细胞内氧自由基生长，如安妥明、邻苯二甲酸乙基已酯。,3.,致癌毒性（,Cacinogenesis,）,可以是迟发效应：,己烯雌酚,胚胎,20-30,年,阴道癌,已被列入致癌物或能致癌物的有：,乙烯雌酚、苯丁酸氮芥、环磷酰胺、右旋糖酐铁、非那西丁、羟甲烯龙。,已有致癌报道：,利血平、多巴胺、氯霉素、苯妥英、苯巴比妥、异烟肼、苯丙胺、黄体酮、氯贝丁酯、煤焦油软膏。,已烯雌酚,的类激素工效。,它与雌激素受体结合后可干扰人的内分泌,干扰激素系统的正常运作，,诱发生殖器病变与肿瘤,。,4.,生殖毒性和发育毒性（,Reproductive and developmental toxicity,）,生殖毒性,主要针对育龄人群，用药后分别对生殖系统、与生育相关的神经系统或内分泌系统产生的毒性效应，如配子（精子、卵子）异常,，,不孕不育、流产等,发育毒性,受精胎儿成熟娩出,胚胎学,出生后继续发育,人体发生学,天（周）,人胚发育的三个阶段,:,胚前期,:,受精 第,2,周末,胚期,：,第,3,周第,8,周末,胎期,：,第,9,周第,38,周末,受精卵形成到二胚层胚盘出现。,细胞迅速增殖分化，形成各种器官、系统原基，演变为雏形胎儿。,器官、系统发育增殖，出现功能活动。,神经、生殖等系统逐渐分化、发展，,胎儿逐渐长大至成熟娩出。,“全有或全无”,胎儿形态畸形,功能异常或发育迟缓,婴儿出生后生理反射和行为的异常，以及生殖系统形态功能的异常,药物毒性反应,:,胎儿发育过程中对发育缺陷的敏感期,毒性机制,5.,致畸变与遗传毒性（,Mutagenesis and Genetic Toxicity,）,损伤遗传物质而发生致突变作用,影响人体本身及其后代,按照引起的后果或遗传物质的变化可分为两类：,显微镜下可见的细胞染色体畸变或细胞微核形成，如细胞染色体数目与结构的改变,不能直接观察到的大分子遗传物质损伤：碱基取代和移码突变,突变的后果,损害细胞排除。,DNA,损害,血液系统疾病、,癌变（致癌毒性）,畸变,（致畸毒性）,损害细胞成活。,6.,致特异质反应（,Idiosyncrasy,）,由于用药者有先天性遗传异常，对某些药物反应特别敏感，出现的反应性质可能与常人不同，但仍与药物固有药理作用基本一致，反应严重程度与剂量成比例，药理拮抗药解救可能有效,不是免疫异常反应，没有预先致敏过程,6,磷酸葡萄糖脱氢酶,（,G-6-PD,）,缺乏症,（蚕豆病）患者,遗传缺陷,，,敏感红细胞因,G6PD,的缺陷不能提供足够的,NADPH,以维持还原型谷胱甘肽（,GSH,）的还原性（抗氧化作用），在遇到蚕豆,（强氧化剂）中,某种因子后诱发了红细胞膜被氧化，产生溶血反应,氨基比林、安替比林、阿司匹林、奎尼丁、奎宁、氯喹、扑疟喹啉、伯氨喹啉、二巯基丙醇可引起溶血性贫血,维生素,K,、呋喃西林、呋喃唑酮和萘可引起溶血,7.,依赖性（,Dependence),药物与机体相互作用，使用药者产生一,种,强迫性的定期用药行为，以体验某种精神效应，并避免不用药所致的不适,分类,躯体依赖性（,Physical dependence,）,:,戒断症状,心理依赖性（,Psychological dependence,）,量反应,(gradual response),毒性效应的强弱呈连续增减的量变,变化的程度可用计量单位表示：,毫克、单位、毫米等,有机磷酸酯类使血液中胆碱酯酶的活力降低,四氯化碳引起血清中谷丙转氨酶的活力增高,苯使血液中白细胞计数减少,质,反应,(quantal response),毒性反应只能以“有”或,“,无,”,，“异常”或“正常”、“死亡”或“存活”、“,惊厥,”,与,“,不惊厥,”等计数资料来表示,毒性效应只能以发生反应的个体在群体中所占的百分率或比值来表示：,死亡率、肿瘤发生率等,毒性反应的量反应与质反应,剂量,-,反应关系（,dose-response relationship,）,剂量,-,效应关系（,dose-effect relationship,）,是判断某种外源物与机体出现的某种损害作用存在因果关系的重要依据,有关参数可用于比较不同外源物的毒性,第二节,剂量,-,效应关系,量反应与量反应曲线,受体,能与细胞外专一信号分子（配体）结合引起细胞反应的蛋白质。分为细胞表面受体和细胞内受体。受体与配体结合即发生分子构象变化，从而引起细胞反应，如介导细胞间信号转导、细胞间黏合、细胞胞吞等细胞过程。,量反应与量反应曲线,游离器官、组织的量反应,1.,激动剂,完全激动剂（,full agonist,）,能与受体结合产生最大效应（,E,max,）,部分激动剂,(partial agonist),具有一定的亲和力，但内在活性低，与受体结合后只能产生较弱的效应,即使增加浓度，也不能达到完全激动剂那样的最大效应，却因占据受体而能拮抗激动剂的部分生理效应,2.,拮抗剂,竞争性拮抗剂（,competitive antagonist,）,与激动剂竞争结合相同的受体而内在活性为零,与受体的结合可逆，增加激动剂的剂量，因优势竞争可取消拮抗剂的作用,使量效曲线平行右移,非竞争性拮抗剂（,non-competitive antagonist,）,不与激动剂竞争结合相同受体,与受体的结合不可逆，即使不断提高激动剂浓度，也不能达到单独使用激动剂的最大效应,使量效曲线下移,化学性拮抗剂,与激动剂结合，可使其灭活,功能性拮抗剂,本身是另一种受体系统的激动剂，,此,受体系统被激动后引起与原激动剂相反效应,量反应与量反应曲线,在整体动物的量反应,剂量效应关系复杂，一般难以给出通用的数学模型,血压,血糖,心率,质反应与剂量反应曲线,剂量反应,曲,线反映了人体或实验动物对药物（毒物）的毒性作用易感性的分布。,为定量的描述和比较药物的毒性作用，规定了一些毒性参数和安全限值,毒性上限参数,致死剂量,毒性的下限参数,阈值,安全限值,毒性作用的参数,致死剂量（,lethal dose,）,绝对致死剂量（,LD,100,）：能引起全部实验动物死亡的最低剂量或浓度。,半数致死量（,LD,50,）,：,能引起50%的动物死亡的浓度或剂量。,常用来表示急性毒性的大小。,半数致死浓度（,LC,50,）：,LD,50,相似的毒性参数。,使一组动物在经呼吸道暴露外源物一定时间后，死亡,50%,所需的浓度（,mg/m,3,）,最小致死剂量（,MLD,LD,01,）,最大非致死剂量（,LD,0,）,观察到有害作用的最低水平（,LOAEL,）,在规定的暴露条件下，通过实验和观察，与适当的对照比较，一种外源物引起机体形态、功能、生长、发育或寿命等有害改变的最低剂量或浓度,未观察到有害作用水平（,NOAEL,）,在利用,NOAEL,或,LOAEL,时应说明测定的是什么效应，什么群体，什么途径染毒、研究的条期限等具体条件，并注明,LOAEL,有害作用的严重程度。,阈值（,T,hreshold,）,一种外源物使机体开始发生效应的剂量或浓度,一种物质不同效应可能阈值不同,不同个体对同一效应可能阈值不同,受环境影响，随时间变化,通常认为遗传毒性致癌物和生殖细胞致突变物无（零）阈值,安全限值,暴露低于此浓度和时间，不会观察到任何直接和,/,或间接的有害作用,制定的前提是,LOAEL,或,NOAEL,已知,实际安全剂量（,VSD,）,：遗传毒性致癌物和生殖细胞致突变物，,99%,可信限水平的癌变、突变发生率低于,10,-6,各种毒性参数和安全限值的剂量轴,治疗指数,（,Therapeutic index.,，,TI,）,TI=LD,50,/ED,50,TI,越大，药物的安全性越高，但并非绝对安全：青霉素导致过敏性休克,TI,小的药物有时不得不用：抗肿瘤药,安全范围（,Margin of safety,MOS,）,MOS=LD,01,/ED,99,反应最小致死量与最大有效量之间的距离,治疗指数小的几类药物：,洋地黄类，氨基糖苷类、降糖药（胰岛素，磺酰脲类）、抗癌药、抗凝药（肝素）、抗心律失常药、抗癫痫药（苯妥英钠）、抗高血压药（,b,受体阻断剂）,毒作用带（,Toxic effect zone,）,急性毒作用带,(Z,ac,),：,评价产生轻微损害到急性死亡的剂量范围,半数致死剂量与急性阈值剂量的比值,Z,ac,=LD,50,/Lim,ac,慢性毒作用带（,Z,ch,）,：,评价由轻微的慢性毒效应到明显的急性中毒之间剂量范围,急性阈值剂量与慢性阈值剂量的比值,Z,ch,=Lim,ac,/Lim,ch,强度（,Potency,）,能引起等效反应的相对浓度或剂量,反映药物与受体的亲和力,值越小强度越高,效能（,Efficacy,）,效应所能达到的极限（,Emax,）,反映外源物的内在活性,安全范围（,margin of safety,MOS,）,MOS=LD01/ED99,反应最小致死量与最大有效量之间的距离,一、论述题,1,举例说明药物毒性作用的类别。,二、解释下述概念,:,1.,药物毒理学；,2.,治疗指数；,3.,量反应,；,4.,质反应,；,5.,变态反应；,6.,特异质反应,；,7.,激动剂；,8.,结抗剂；,9.,半数致死量。,药物毒理学：药物毒效动力学、药物毒代动力学,重大药害事件,药物毒理学研究的三大领域：描述性研究、机制性研究、管理性研究,研究方法：整体实验、体外实验、临床研究、药物流行病学研究,药物毒性作用分类：,激动剂与拮抗剂,量反应与质反应的概念,毒性作用的参数：,LD,50,、,LOAEL,、,NOAEL,、治疗指数、安全范围,小结,生殖毒性和发育毒性,药物毒性作用类别,一般,毒性反应,变态反应,特异质反应,致癌,毒,性,致畸,毒,性,依赖性,药物毒性作用,的途径与步骤,到达,靶器官、组织,与靶分子相互作用,细胞功能紊乱，损伤,修复紊乱,毒物,1,2,3,4,毒性作用,步骤,途径,第,4,节,.,毒性作用的机制,一、从给药部位到靶组织,终毒物：,与内源性靶分子起作用，并导致其结构或功能改变,。,原型药物,、,代谢产物或在生物转化中产生的活性氧,和活性氮等,。,其靶部位的终浓度取决于在靶部位增加或减少的相对动态过程。,增毒：,乙二醇,经肾脏中的乙醇脱氢酶和醛脱氢酶的分步氧化作用，生成乙醛和乙醛酸，进而产生草酸，这种草酸与血中钙结合，形成非吸收 性的,草酸钙,，可引起酸中毒和低血钙，并可因草酸钙沉淀而导致肾小管阻塞。,代谢活化：,有机磷杀虫剂对硫磷通过生物转化转化为一种高活性的胆碱酯酶抑制剂对氧磷,。,毒物,1.,到达,2.,与靶分子相互作用,3.,细胞功能紊乱、损伤,4.,修复紊乱,毒性作用,A,B,C,二、终毒物与靶分子的反应,靶分子,：,内源性大分子,DNA,蛋白质,内源性小分子,膜脂质,终毒物首先接触的靶分子,与其活性代谢有关的酶,甲硫咪唑与甲状腺过氧化酶形成活性自由基代谢物,邻近的细胞结构,四氯化碳经,P-450,活化，可损害催化它代谢的酶及其邻近的微粒体膜,并非所有终毒物的靶点都与产生损害作用有关,CO,与血红蛋白结合引起毒性，而与,P-450,中的铁结合几乎不产生毒性,毒物,1.,到达,2.,与靶分子相互作用,3.,细胞功能紊乱、损伤,4.,修复紊乱,毒性作用,A,B,C,靶分子,靶分子属性,反应性,易感性,关键功能,反应类型,非共价键结合,去氢反映,共价键结合,电子转移,酶反应,靶分子,结果,结构破坏,功能紊乱,新抗原生成,终毒物,终毒物与靶分子的反应,如何判定靶分子是否与药物毒性相关？,终毒物是否在靶部位达到有效浓度？,终毒物是否与靶分子结合并进一步影响其功能？,终毒物改变靶点的方式是否与其毒性机制相关？,（一）毒性反应类型,1,、非共价键结合：,氢键和离子键形成；,终毒物,及其活性代谢物与,膜受体、细胞内受体、离子通道和某些酶相互作用；,因为键能相对低，通常是可逆的；,士的宁与甘氨酸（抑制性）受体结合(阻断）,佛波醇酯与蛋白激酶,C,结合,2,、共价键结合：,带有非离子或阳离子基团的亲电子药物，可与生物大分子中的亲核基团,（氨基、羟基、羧基、巯基）,发生反应，形成共价加成物,从,结构,上改变生物大分子,具有不可逆性,3,、,去,氢,反应,：,R-SH,R-S-S-R,4,、电子转移：,血红蛋白,Fe,2+,血红蛋白,Fe,3+,5,、酶反应：,蛇毒：含有损毁生物分子的水解酶,R-S,R-SOH,（二）靶分子属性,靶分子通常是,也可以是,一般不是,大分子：核酸和蛋白质,小分子：膜脂质,高能化合物：,ATP,和辅酶,A,靶分子是：,酶：甲硫咪唑与甲状腺过氧化物酶形成活性自由基的代谢物。,四氯化碳损害肝细胞代谢酶及微粒体膜。,受体：吗啡激活阿片受体。,离子通道：河豚毒素与钠离子通道。,DNA:,黄曲霉素与,DNA。,离子通道,物质交换的重要途径,离子通道活性：通过关闭和开放来调节相应物质进出细胞的速度和能力。,离子通道由细胞产生的特殊蛋白质构成，它们聚集起来并镶嵌在细胞膜上，中间形成水分子占据的孔隙，这些孔隙就是水溶性物质快速进出细胞的通道。,两名德国科学家埃尔温,内尔和贝尔特,扎克曼即因发现细胞内离子通道并开创膜片钳技术而获得,1991,年的诺贝尔生理学奖。,（三）靶分子的毒物效应,1,、靶分子功能障碍,吗啡：阿片受体 激活；,阿托品：胆碱能,M,受体 阻断；,筒剑毒：胆碱能,N,受体 阻断；,士的宁：甘氨酸受体 阻断；,河豚毒素：钠离子通道 阻断；,长春碱：微管蛋白 防碍聚合；,松胞菌素：肌动蛋白 解聚；,佛波酯：蛋白激酶,C,激活,;,2,、靶分子结构破坏：,与,DNA,分子形成加成物,黄曲霉素与,DNA:,造成复制时核苷酸错配。,阿霉素与,DNA：,嵌入,DNA,双螺旋结构。,通过交叉联结等使靶分子结构破坏：氮芥,有连锁效应：靶分子降解生成自由基，可使脂肪酸去氢而发生脂质过氧化降解，不仅破坏细胞膜脂质，而且产生自由基和亲电子基等毒物，进一步损伤邻近分子及渗透到较远部位。,黄曲霉素的致癌机制,与,DNA,共价结合,3,、新抗原形成,氟烷：肝炎样综合征；,药物蛋白加成物：药源性狼疮、药源性粒细胞缺乏；,芳香胺类（普鲁卡因胺、磺胺类）,肼类（肼屈嗪、异烟肼）,巯基类（丙硫氧嘧啶、甲巯咪唑、卡托普利）,三、细胞功能失调导致的毒性,毒物,1.,到达,2.,与靶分子相互作用,3.,细胞功能紊乱、损伤,4.,修复紊乱,毒性作用,A,B,C,细胞,调节,细胞,维持,基因表达失调,细胞活动失调,内部维持失调,外部维持失调,靶分子,的作用,不适当的：,细胞分裂,肿瘤形成，致癌,凋亡,组织退化，致畸,如，不适当的神经肌肉活动：,震颤、惊厥、痉挛、心律失常,损伤 细胞受损或死亡,ATP,合成、钙调节、,蛋白合成、微观功能、膜功能,集成系统功能损伤,如：止血,出血,毒性发展第三步：细胞的调节或维持功能改变,（一）毒物源性细胞调节紊乱,1、基因表达失调：,转录失调、信号转导失调、信号产生失调,（1）转录失调：,转录:,DNA,mRNA,转录因子,外源药物/毒物,配基活化,在极量或发育的关键时期引起配基活化转录因子介导的毒性。,（2）信号转导失调：,干扰细胞内信号传导系统,例：药物毒性作用引起的凋亡：,烷化剂引起胸腺细胞凋亡,肝毒物引起肝细胞凋亡,（3）信号产生失调：,垂体：促甲状腺激素,TSH,下丘脑：促甲状腺激素释放激素,TRH,甲状腺：甲状腺激素,负反馈,负反馈,氨基连三唑、,乙烯硫脲、,苯巴比妥,降低,刺激,刺激,甲状腺肿、,甲状腺肿瘤,刺激,负反馈,负反馈,2、细胞活动失调：,药物在中毒剂量时，能通过干扰信号传导的任何步骤影响细胞活动。,（1）电兴奋细胞活动失调：,神经细胞、骨骼肌、心肌、平滑肌,酰肼：,降低,GABA,合成,引起惊厥；,利血平：,去甲肾上腺素、5-羟色胺和,多巴胺递质耗竭,；,有机磷：,乙酰胆碱酶抑制,乙酰胆碱堆积,激活胆碱受体；,神经递质水平改变,可卡因和三环类抗抑郁药的外周毒性,严重的粘膜溃疡和心肌梗死,抑制去甲肾上腺素摄取,血管,a,受体过度兴奋,苯丙胺的毒性反应：,心肌梗死,抑制去甲肾上腺素摄取、,增强去甲肾上腺素释放,血管,a,受体过度兴奋,三环类抗抑郁药的药物合用,高压危象,合用：单胺氧化酶抑制剂、,增强去甲肾上腺素释放药物,血管,a,受体过度兴奋,药物-神经递质受体相互作用,GABA,受体,激,动,蘑菇毒素,镇静、麻醉、中枢抑制,激,活,巴比妥类,药物-信号传导相互作用,电压门控,Na,+,通道,利多卡因/普鲁卡因,局部麻醉,抑制,心动过缓,药物-信号终端相互作用,钠-钾,ATP,酶,洋地黄,细胞内钠离子,钠-钙共转运体介导,细胞内钙离子,心肌收缩性和兴奋性增强,（2）非电兴奋细胞活动失调：,腺体细胞,外分泌细胞：,有机磷农药中毒,M,受体,流泪、,多汗、支气管分泌增加。,阿托品：阻断上述症状，出现相反作用，如高温。,内分泌细胞：,b,胰岛细胞,磺酰脲类,b,胰岛细胞膜钾离子通道,二氮嗪,抑制,激活,细胞膜去极化/超极化,钙离子通道激活/激活受阻,胰岛素分泌/低血糖,胰岛素分泌减少,+,由磺胺类药物的低血糖副作用研发,药物的副作用；,胰岛素瘤的治疗,（二）细胞维持的毒性表现,1,、细胞内维持改变,-,中,毒细胞死亡机制,（,1,）,ATP,合成,受损,（,2,）细胞内钙,超载,是许多组织器官的病变基础，如心肌细胞钙超载是调亡的前提,（,3,）其他：,损伤细胞膜：脂溶性溶剂、表面活性剂,损伤溶酶体：氨基糖苷类抗生素,损伤细胞骨架：次毒蕈环肽,影响线粒体蛋白质合成：乙醛,氟乙酸盐：抑制三羧酸循环和辅助因子的产生,氰化物：引起,细胞色素氧化酶,a3,失活,2,、细胞外维持改变,药物可以干预提供其他细胞、组织和整个器官支持的细胞。,例如：肝毒性药对肝脏本身和机体的损害作用。,肝细胞：,产生和释放蛋白质和营养成分,将胆固醇和胆红素转化为胆酸和胆红素葡萄糖醛酸,产生凝血因子,四、修复或错误修复,分子层面：,蛋白、脂质、,DNA,细胞组织层面：,调亡和增生,毒物,1.,到达,2.,与靶分子相互作用,3.,细胞功能紊乱、损,伤,4.,修复紊乱,毒性作用,A,B,C,（一）、分子修复,蛋白修复：蛋白二硫键化合物可以,被还原逆转；,脂质修复：磷脂酶,A,2,水解过氧化脂,肪酸为正常脂肪酸,DNA,修复：,（,1,）直接修复：共价键修饰,（,2,）切除修复：不引起主要螺旋的损害,（,3,）,重组修复：,DNA,复制开始前没有形成大的加成物或链内嘧啶二聚体,（二）、细胞修复,细胞,不能修复：,成熟神经元和中枢神经轴突,能修复：,外周神经轴突和其他细胞,修复：巨噬细胞清除死亡细胞；,余下的活细胞分裂取代丢失细胞。,巨噬细胞,吞噬,碎屑,施万细胞,细胞因子,细胞表面表达,NGF,受体,NGF,分泌神经细胞黏附因子和基质分子,新生轴突移行,和与靶细胞连接,（三）、组织修复,1、凋亡：损害细胞的主动清除。,阻止损伤细胞坏死和炎症反应继续,发生在特殊组织（神经细胞）则引起严重疾病,2、增生：组织的再生,（1）有丝分裂补充缺失的细胞；,（2）细胞外的取代：,外部细胞粘附到损害区域分裂增殖,3、组织损伤的副作用：,炎症、改变蛋白质合成、其他反应,巨噬细胞,基质细胞,内皮细胞,纤维母细胞,细胞因子,TNF,IL-1,局部循环扩张,毛细管通透性增加,调节因子,组胺、,PGE2,白细胞游走、浸润,趋化因子白三烯,B4,、,ILs,细胞黏附因子,ICAM,炎症扩散,自由基、水解酶,溶酶体酶、,髓过氧化物酶,3、组织损伤的副作用：,（1）炎症：,标志：微循环改变和炎症细胞聚集,毁坏性产物：活性化学物质和溶酶体酶,累及部位：同时损伤邻近的健康组织,3、组织损伤的副作用：,（2）改变蛋白合成：,炎症因子,(IL-1IL-6TNF),作用于细胞表面受体，增加或减少急性期蛋白的基因转录,急性期蛋白（,C,反应蛋白）：诊断组织损伤、炎症和肿瘤的指标,阳性急性期蛋白：减轻组织损伤、促进修复,阴性急性期蛋白,(P450,GST,):,参与外源性物质代谢,（3）其他反应：,激发神经激素反应：发热、嗜睡、休克样状态,ACTH,释放,:,可的松释放、抑制细胞因子,（四）、修复不全导致的毒性,修复不全的严重结果有,组织坏死,、,纤维化和化学致癌,。,1、组织坏死,分子修复机制无效,分子损伤不可逆,细胞损伤,细胞坏死,细胞凋亡,细胞增殖,细胞外基质增殖,损伤终止,纤维化,2、纤维症,是一种以异常组分在细胞外过度沉积为特征的病理状态。,修复不全是纤维症的主要因素。,细胞损伤激发大量,细胞增生,和,细胞外基质,生成。细胞外基质生成如果没有终止，就发展为纤维症。,转化生长因子（,TGF-,）是调节基质过度生成的主要细胞因子。,肝纤维症/肝硬变：长期饮酒和肝毒物；,肺纤维症：博莱霉素、胺碘酮；,心脏纤维症：阿霉素；,多脏器纤维症：离子化射线；,药物致纤维症的例子,3、致癌,形成加成物,氧化修饰碱基,螺旋断裂,毒物,DNA,损害,有,无,严重,后果,无明显,后果,（1）,DNA,修复失败,DNA,修复失败,可遗传的改变，即突变,蛋白表达及功能改变,增殖周期,G,0,期,G,1,期,S,期,G,2,期,M,期,（2）调亡失败,癌前细胞或存在突变的细胞比正常细胞具有更高的调亡活性。,调亡,DNA,修复失败,P,53,蛋白增加,失败,肿瘤,小结,毒物,1.,到达,2.,与靶分子相互作用,3.,细胞功能紊乱、损伤,4.,修复紊乱,毒性作用,A,B,C,靶分子,：,内源性大分子,DNA,蛋白质,内源性小分子,膜脂质,毒性发展第一步：终毒物到达靶分子,判定靶分子与药物毒性相关,终毒物在靶部位达到有效浓度,终毒物与靶分子结合并影响其功能,终毒物改变靶点的方式与其毒性相关,靶分子,靶分子属性,反应性,易感性,关键功能,反应类型,非共价键结合,去氢反映,共价键结合,电子转移,酶反应,靶分子,结果,功能紊乱,结构破坏,新抗原生成,终毒物,毒性发展二步：终毒物与靶分子的相互作用,细胞,调节,细胞,维持,基因表达失调,细胞活动失调,内部维持失调,外部维持失调,靶分子,的作用,不适当的：,细胞分裂,肿瘤形成，致癌,凋亡,组织退化，致畸,如，不适当的神经肌肉活动：,震颤、惊厥、痉挛、心律失常,损伤：,ATP,合成、钙调节、,蛋白合成、微观功能、膜功能,集成系统功能损伤,如：止血,出血,毒性发展第三步：细胞的调节或维持功能改变,毒性发展第四步：修复不全导致的损伤,分子修复机制无效,分子损伤不可逆,细胞损伤,细胞坏死,细胞凋亡,细胞增殖,细胞外基质增殖,损伤终止,纤维化,形成加成物,氧化修饰碱基,螺旋断裂,毒物,DNA,损害,有,无,严重,后果,无明显,后果,DNA,修复失败,可遗传的改变，即突变,蛋白表达及功能改变,一、论述题,2.,试述药物导致细胞功能紊乱产生毒性的机制。,3.,试述修复不全导致药物毒性的机制。,